1.1 鉛的生產發(fā)展概述

鉛(Pb)在公元前7000—前5000年被人們發(fā)現(xiàn), 其原因是由于氧化鉛礦石易被還原成金屬鉛, 灼燒也容易使鉛析出, 故鉛是有史以來人類使用最早的六種金屬之一。

由于鉛的性質柔軟, 強度不大, 在當時既不適合于制造生產工具, 又不適合于制造防御和進攻性武器, 并且鉛在潮濕空氣中表面極容易氧化而失去金屬光澤, 故它也不適合制作各種裝飾品, 所以鉛在世界各民族的文化發(fā)展史上, 沒有起到像銅、 鐵那樣大的作用。直到16世紀, 鉛的生產才開始具有工業(yè)規(guī)模。

古時候, 鉛的生產是以木柴為燃料的, 爐底用灰筑成的灰窯或是有傾斜爐底的閉式窯, 以后才逐漸發(fā)展成燒煤的反射爐和膛式爐。到19世紀中葉以后, 人們發(fā)現(xiàn)了鉛的抗酸、 抗堿、 防潮、 密度大以及能夠吸收放射性射線等性能, 并且還很容易與其他金屬組成合金、 制造蓄電池等新性質和新用途, 從此煉鉛工業(yè)才獲得重大的發(fā)展。

在我國, 鉛的生產雖然也有2000余年的歷史, 但過去一直沒有什么發(fā)展。新中國成立以前, 當時除極少數(shù)幾處極端落后的手工開采和土法煉鉛外, 根本沒有工業(yè)化的煉鉛工廠。新中國成立以后, 我國的鉛冶煉工業(yè)得到了發(fā)展。特別是在改革開放以后, 新技術的開發(fā)、 利用, 壯大了鉛冶煉工業(yè)規(guī)模, 使我國鉛冶煉工業(yè)走向一個全新的時代。

我國在建國初期大多數(shù)鉛冶煉廠均采用傳統(tǒng)的燒結-鼓風爐還原冶煉工藝從硫化鉛精礦中生產粗鉛, 如株洲冶煉廠、 沈陽冶煉廠。該工藝雖然具有產能大、 渣含鉛低、 鉛直收率高、 煙塵率低等優(yōu)點, 但由于在硫化鉛精礦的燒結過程中產生大量的低濃度SO2煙氣(SO2含量僅為0.8%~2%), 需要采用返煙鼓風燒結工藝、 非穩(wěn)態(tài)制酸等措施治理SO2環(huán)境污染, 且整個冶煉過程還存在能源消耗高、 操作條件差、 資源綜合利用程度低等問題, 故該煉鉛工藝被國家列為限期淘汰的生產工藝。因此, 采用節(jié)能、 環(huán)保的煉鉛新工藝對我國煉鉛企業(yè)進行技術改造成為當務之急。

1985年西北鉛鋅冶煉廠引進QSL煉鉛技術, 建成了一套5.2萬t/a的QSL爐。由于引進過早, 技術不完善, 存在許多缺陷。1990年12月投料后, 暴露出噴槍壽命短, 虹吸口過長, 隔墻、 擋圈位置及渣口高度不當?shù)葐栴}, 僅運行了35天就只好停爐。1994年依照韓國溫山冶煉廠的經(jīng)驗改造后取得了初步成功, 運行了135天, 產出粗鉛1萬t左右。盡管有關技術指標與第一次試車生產相比有了長足的進步, 但仍未完全達到設計指標, 運行費用太高, 造成虧損, 目前處于停產狀態(tài)。

另一方面, 我國在引進QSL法的同時, 經(jīng)過消化改造自己又開發(fā)出氧氣底吹氧化-鼓風爐還原煉鉛技術。該種方法采用QSL爐的氧化段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燒結工序, 基本解決了二氧化硫的污染問題。該法自2002年在豫光金鉛股份有限公司一次試產成功后, 直至目前, 我國采用此方法的有二十多家企業(yè), 整體運行效果較好。

云南冶金集團總公司從澳大利亞XSTRATA技術公司引進艾薩法煉鉛工藝的氧化熔煉部分, 與本公司自主開發(fā)的富鉛渣鼓風爐還原熔煉新技術進行整合創(chuàng)新, 形成一種高效、 節(jié)能、 環(huán)保的煉鉛新技術, 即富氧頂吹氧化熔煉-鼓風爐還原煉鉛新工藝(ISA-YMG法), 于2005年6月建成并投產, 一直連續(xù)運行, 經(jīng)過對工藝和裝備的改進, 整體運行情況良好。

此外, 還有西部礦業(yè)股份有限公司引進投產的卡爾多煉鉛法, 中南大學在河南新鄉(xiāng)完成的半工業(yè)性試驗氧氣側吹煉鉛法都屬于最近發(fā)展起來的煉鉛新工藝。

目前, 中國鉛冶煉對于礦產鉛而言, 燒結-還原熔煉工藝占60%左右, 新工藝只占20%左右, 普遍存在企業(yè)規(guī)模較小、 技術裝備落后、 再生資源利用率低、 環(huán)境污染嚴重、 技術經(jīng)濟指標低的缺點。

我國成功運用的煉鉛新技術主要是氧氣底吹氧化-鼓風爐還原煉鉛技術和富氧頂吹氧化熔煉-鼓風爐還原煉鉛新工藝。新工藝取消了硫化鉛的燒結脫硫過程, 采用富氧熔煉, 有利于回收冶煉煙氣中的二氧化硫, 可以處理再生物料, 容易實現(xiàn)自動化。由于以上的這些優(yōu)點, 這兩種煉鉛新技術在我國推廣使用勢在必行。